Scheda Tecnica LED Blu SMD3528 - Dimensione 3.5x2.8mm - Tensione 3.2V - Potenza 0.144W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un LED blu a singolo chip nel package SMD3528. Questo dispositivo a montaggio superficiale è progettato per illuminazione generale, retroilluminazione e applicazioni indicatrici che richiedono una sorgente di luce blu affidabile ed efficiente. Il vantaggio principale di questo componente risiede nel suo package standardizzato, nei parametri di prestazione consistenti e nel sistema di binning ben definito, garantendo un comportamento prevedibile nella progettazione del circuito.

2. Interpretazione Approfondita dei Parametri Tecnici

La seguente sezione dettaglia i valori massimi assoluti e le caratteristiche elettriche/ottiche tipiche del LED. Tutti i parametri sono misurati in condizioni di test standard a T_s= 25°C.

2.1 Valori Massimi Assoluti

• Corrente Diretta (I_F):30 mA (Continua)
• Corrente Diretta Impulsiva (I_FP):40 mA (Larghezza impulso ≤ 10ms, Ciclo di lavoro ≤ 1/10)
• Dissipazione di Potenza (P_D):144 mW
• Temperatura Operativa (T_opr):-40°C a +80°C
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +80°C
• Temperatura di Giunzione (T_j):125°C
• Temperatura di Saldatura (T_sld):Saldatura a rifusione a 200°C o 230°C per 10 secondi.

2.2 Parametri Tecnici Tipici

Misurati a una corrente diretta (I_F) di 20 mA.

• Tensione Diretta (V_F):Tipica 3,2 V, Massima 3,6 V
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Lunghezza d'Onda Dominante (λ_d):460 nm
• Corrente Inversa (I_R):Massima 10 µA
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120°

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin in base a parametri di prestazione chiave per garantire la coerenza. I codici di binning fanno parte del numero di modello del prodotto.

3.1 Binning del Flusso Luminoso

Il flusso luminoso è misurato a I_F= 20 mA. La tolleranza per la misura del flusso è ±7%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda

La lunghezza d'onda dominante è suddivisa in bin per controllare la specifica tonalità di luce blu.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in bin per facilitare la progettazione del circuito di regolazione della corrente. La tolleranza per la misura della tensione è ±0,08V.

3.4 Regola di Nomenclatura del Prodotto

Il numero di modello segue una struttura specifica:T [Package Code] [Chip Count] [Lens Code] [Internal Code] - [Flux Code] [Wavelength Code].

• Codice Package (es., 32):Indica il package SMD3528.
• Numero Chip (es., S):'S' per un singolo chip a bassa potenza.
• Codice Lente:'00' per nessuna lente, '01' con lente.
• Colore:Definito da lettera (B per Blu).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche illustrano la relazione tra parametri chiave, fondamentale per la gestione termica e del circuito di pilotaggio.

4.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva I-V)

La curva I-V mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta aumenta con la corrente. I progettisti devono assicurarsi che il circuito di pilotaggio fornisca un margine di tensione adeguato, considerando soprattutto la dispersione del bin di tensione, per ottenere la corrente desiderata senza superare i valori massimi.

4.2 Flusso Luminoso Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'emissione luminosa aumenta con la corrente ma potrebbe non essere perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate. Operare al di sopra dei 20mA raccomandati può portare a rendimenti decrescenti in efficienza e aumentare la temperatura di giunzione, influenzando potenzialmente la longevità.

4.3 Energia Spettrale Relativa vs. Temperatura di Giunzione

Il grafico indica che all'aumentare della temperatura di giunzione da 25°C a 125°C, l'energia spettrale relativa in uscita diminuisce. Ciò evidenzia l'importanza della gestione termica nella progettazione dell'applicazione per mantenere un'emissione luminosa costante e la stabilità del colore durante la vita del prodotto.

4.4 Distribuzione della Potenza Spettrale

La curva spettrale conferma un'emissione di picco attorno alla lunghezza d'onda dominante di 460nm, caratteristica di un chip LED blu InGaN. La banda stretta è tipica per un LED monocromatico.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni di Contorno

Il package SMD3528 ha dimensioni nominali di 3,5mm (lunghezza) x 2,8mm (larghezza). Il disegno dimensionale esatto con tolleranze (es., .X: ±0,10mm, .XX: ±0,05mm) è fornito per la progettazione dell'impronta sul PCB.

5.2 Schema Piazzole e Stencil Raccomandati

Vengono forniti uno schema di piazzole (footprint) dettagliato e un progetto per lo stencil della pasta saldante per garantire una corretta saldatura e allineamento durante il processo di montaggio SMT. Rispettare queste raccomandazioni è fondamentale per ottenere giunzioni saldate affidabili e un trasferimento termico ottimale dal LED al PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul package del LED, spesso con una tinta verde sulla lente o con un intaglio/smussatura su un angolo del corpo in plastica. Il diagramma del layout delle piazzole indica chiaramente le piazzole dell'anodo e del catodo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri di Saldatura a Rifusione

Il LED è valutato per processi standard di saldatura a rifusione. La temperatura massima del corpo durante la saldatura non deve superare i 200°C per 10 secondi o i 230°C per 10 secondi. È essenziale seguire il profilo di temperatura raccomandato per prevenire danni al die interno e al materiale della lente epossidica.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

• Conservare in un ambiente asciutto e antistatico entro l'intervallo di temperatura specificato (-40°C a +80°C).
• Evitare stress meccanici sulla lente.
• Utilizzare entro 12 mesi dalla data di fabbricazione nelle condizioni di stoccaggio raccomandate per garantire la saldabilità.

7. Confezionamento e Informazioni per l'Ordine

7.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portante goffrato avvolto su bobine, adatto per macchine pick-and-place automatizzate. Le dimensioni chiave del nastro (dimensione tasca, passo) e la forza di strappo richiesta del nastro coprente (0,1 - 0,7N a un angolo di 10 gradi) sono specificate per garantire la compatibilità con le apparecchiature SMT.

8. Suggerimenti Applicativi

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Retroilluminazione:Per display LCD, tastiere o cartellonistica.
• Indicatori di Stato:Su elettronica di consumo, elettrodomestici e apparecchiature industriali.
• Illuminazione Decorativa:In illuminazione d'accento, illuminazione d'atmosfera o elementi architettonici.
• Illuminazione Generale:Come componente in moduli LED, strisce o lampadine, spesso combinato con fosfori per creare luce bianca.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Pilotare sempre il LED con una sorgente di corrente costante o una resistenza di limitazione. Non collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione Termica:Progettare il PCB con un'adeguata area di rame o via termiche per dissipare il calore, specialmente quando si opera vicino alla corrente massima. Alte temperature di giunzione accelerano il decadimento del flusso luminoso.
• Protezione ESD:Sebbene non dichiarato esplicitamente come altamente sensibile, implementare una protezione ESD di base sul circuito di pilotaggio è una buona pratica per l'affidabilità.
• Progettazione Ottica:Considerare l'angolo di visione di 120 gradi quando si progettano lenti o guide luminose per l'applicazione prevista.

9. Confronto Tecnico

Rispetto ai LED a foro passante, l'SMD3528 offre vantaggi significativi nel montaggio automatizzato, nel risparmio di spazio sulla scheda e in migliori prestazioni termiche grazie al fissaggio diretto al PCB. All'interno della famiglia SMD, il package 3528 è uno standard maturo e ampiamente utilizzato, che offre un buon equilibrio tra dimensioni, emissione luminosa e costo. Rispetto a package più piccoli come 3020 o 3014, il 3528 tipicamente può gestire correnti leggermente più elevate e può avere un'area luminosa più grande. Rispetto a package più grandi come il 5050, è più compatto.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la corrente operativa raccomandata?

I parametri tecnici sono specificati a 20mA, che è la corrente di test standard e un punto operativo comune per una buona efficienza e longevità. Può essere operato fino al massimo assoluto di 30mA in continuo, ma questo genererà più calore e potrebbe ridurre la durata.

10.2 Come seleziono la resistenza di limitazione corretta?

Usare la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dal bin (es., 3,6V per il bin 4) per un progetto conservativo per assicurarsi che la corrente non superi il valore desiderato. Per un'alimentazione di 5V e un target di 20mA: R = (5V - 3,6V) / 0,02A = 70Ω. Scegliere il valore standard più vicino (es., 68Ω o 75Ω) e calcolare la corrente effettiva e la dissipazione di potenza della resistenza.

10.3 Perché il flusso luminoso è suddiviso in bin, e quale bin devo scegliere?

Le variazioni di produzione causano lievi differenze nell'emissione luminosa. Il binning raggruppa LED con prestazioni simili. Scegliere un bin in base alla luminosità minima richiesta per la propria applicazione. Utilizzare un bin più alto (es., B3) garantisce unità più luminose e uniformi ma può comportare un costo maggiore.

10.4 Posso utilizzare questo LED per applicazioni esterne?

L'intervallo di temperatura operativa è -40°C a +80°C, che copre la maggior parte degli ambienti esterni. Tuttavia, il LED stesso non è impermeabile o stabilizzato ai raggi UV. Per uso esterno, deve essere adeguatamente incapsulato o alloggiato all'interno di un'apparecchiatura sigillata e resistente alle intemperie che gestisca anche la dissipazione del calore.

11. Caso Pratico di Progettazione

Scenario:Progettazione di un indicatore di stato a bassa potenza per un dispositivo alimentato via USB (5V).
Obiettivo:Fornire una chiara luce indicatrice blu.
Passaggi di Progettazione:
1. Selezione LED:Scegliere questo LED blu SMD3528 (es., bin lunghezza d'onda B4 per un blu puro).
2. Impostazione Corrente:Obiettivo 15mA per una luminosità adeguata e un consumo energetico inferiore.
3. Calcolo Resistenza:Assumere il caso peggiore V_F= 3,6V (Bin 4). R = (5V - 3,6V) / 0,015A ≈ 93,3Ω. Utilizzare una resistenza standard da 100Ω.
4. Verifica Corrente Effettiva:Utilizzando la V_Ftipica di 3,2V, I = (5V - 3,2V) / 100Ω = 18mA (entro limiti di sicurezza).
5. Layout PCB:Posizionare la resistenza da 100Ω in serie con l'anodo del LED. Utilizzare il layout piazzole raccomandato. Assicurarsi che nessuna altra traccia o componente sia troppo vicina da ostruire l'angolo di visione di 120 gradi, se necessario.
6. Verifica Termica:Dissipazione di potenza nel LED: P = V_F* I_F≈ 3,2V * 0,018A = 57,6mW, ben al di sotto del massimo di 144mW. Non è richiesto alcun dissipatore speciale.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Questo LED si basa su una struttura a diodo semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la soglia del diodo, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (il pozzo quantico InGaN in questo LED blu), rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione del materiale (Nitruro di Indio Gallio - InGaN) determina l'energia del bandgap, che corrisponde direttamente alla lunghezza d'onda della luce emessa, in questo caso blu (~460nm). La lente epossidica incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il fascio luminoso in uscita.

13. Standard di Test di Affidabilità

Il prodotto è sottoposto a rigorosi test di affidabilità basati su standard di settore (JESD22, MIL-STD-202G) per garantire prestazioni a lungo termine. I test chiave includono:

• Test di Vita Operativa:A temperatura ambiente, alta temperatura (85°C) e bassa temperatura (-40°C) per 1008 ore sotto corrente massima.
• Vita Operativa ad Alta Umidità:60°C / 90% UR per 1008 ore.
• Ciclo Termico:Tra -20°C e 60°C con umidità.
• Shock Termico:-40°C a 125°C per 100 cicli.

Criteri di Fallimento:I test sono considerati falliti se i campioni mostrano uno spostamento della tensione diretta >200mV, un degrado del flusso luminoso >15% (per LED InGaN), una corrente di dispersione inversa >10µA o un guasto catastrofico (circuito aperto/corto).

14. Tendenze di Sviluppo

La tendenza generale nei LED SMD come il 3528 è verso una maggiore efficienza luminosa (più lumen per watt), un miglioramento della coerenza del colore (binning più stretto) e un aumento dell'affidabilità a temperature operative più elevate. Sebbene questo package rimanga popolare, c'è uno sviluppo continuo in package ancora più piccoli (es., 2016, 1010) per la miniaturizzazione e in package a scala di chip (CSP) che eliminano il tradizionale corpo in plastica per una migliore prestazione termica e flessibilità nella progettazione ottica. La spinta verso una maggiore efficienza e un minor costo per lumen continua in tutte le forme dei LED.